DE102010060229A1 - Semiconductor device with semiconductor zones and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

Eine beschriebene Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung umfasst erste Halbleiterzonen (105a, 105b) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, die eine erste Dotierstoffspezies vom ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Dotierstoffspezies von einem vom ersten Leitfähigkeitstyp verschiedenen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen. Die Halbleitervorrichtung umfasst zudem zweite Halbleiterzonen (110a, 110b) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche die zweite Dotierstoffspezies aufweisen, wobei die ersten und die zweiten Halbleiterzonen (105a, 105b, 110a, 110b) abwechselnd und aneinander angrenzend entlang einer lateralen Richtung (115) parallel zu einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers positioniert verlaufen und wobei eine Gruppe aus ersten und zweiten Halbleiterzonen (105a, 105b, 110a, 110b) Driftzonen sind und ein Diffusionskoeffizient der zweiten Dotierstoffspezies wenigstens doppelt so groß ist wie der Diffusionskoeffizient der ersten Dotierstoffspezies. Ein Konzentrationsprofil der ersten Dotierstoffspezies entlang einer vertikalen Richtung (116) senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers (100) weist wenigstens zwei Maxima auf.A described embodiment of a semiconductor device comprises first semiconductor zones (105a, 105b) of a first conductivity type which have a first dopant species of the first conductivity type and a second dopant species of a second conductivity type different from the first conductivity type. The semiconductor device also comprises second semiconductor zones (110a, 110b) of the second conductivity type, which have the second dopant species, the first and second semiconductor zones (105a, 105b, 110a, 110b) alternating and adjoining one another along a lateral direction (115) parallel to positioned on a surface of a semiconductor body and wherein a group of first and second semiconductor zones (105a, 105b, 110a, 110b) are drift zones and a diffusion coefficient of the second dopant species is at least twice as large as the diffusion coefficient of the first dopant species. A concentration profile of the first dopant species along a vertical direction (116) perpendicular to the surface of the semiconductor body (100) has at least two maxima.

Description

Halbleiterkompensationsbauelemente wie n- oder p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (n- oder p-Kanal MOSFETs), Dioden, Detektoren mit pn-Übergang, Silicon-Controlled Rectifiers (SCRs) finden in Halbleiterprodukten vielfältig Verwendung. Diese Bauelemente können auf einer gegenseitigen Ladungskompensation von n-dotierten und p-dotierten Gebieten in einem Halbleiterkörper basieren. Die n- und p-dotierten Gebiete werden räumlich derart angeordnet, dass eine Raumladung des n-dotierten Gebiets in einem Rückwärtsbetriebsmodus die Raumladung des p-dotierten Gebiets kompensiert. Bei Verwendung dieser Kompensation der p- und n-Dotierung lässt sich eine Konzentration von Dotierstoffen in dem Gebiet, das eine Driftzone darstellt, erhöhen, so dass ungeachtet des möglichen Verlustes in einer Strom führenden Fläche eine Verbesserung im Einschaltwiderstand RDS(on) erzielt werden kann. Fertigungstoleranzen wie lithografischer Versatz oder Abweichungen in der Zieldotierstoffkonzentration können zu Abweichungen der gewünschten Ladungskompensation dieser n- und p-dotierten Gebiete führen. Dies kann eine negative Auswirkung auf die Bauelementeigenschaften wie eine erniedrigte Bauelementdurchbruchsspannung haben und die maximale Dotierstoffkonzentration der n- und p-dotierten Gebiete beschränken.Semiconductor compensation devices such as n- or p-channel metal-oxide-semiconductor field effect transistors (n- or p-channel MOSFETs), diodes, pn-junction detectors, silicon-controlled rectifiers (SCRs) are widely used in semiconductor products. These devices may be based on mutual charge compensation of n-doped and p-doped regions in a semiconductor body. The n- and p-doped regions are spatially arranged such that a space charge of the n-doped region in a reverse operation mode compensates for the space charge of the p-doped region. By using this compensation of the p- and n-type dopants, a concentration of dopants in the area constituting a drift zone can be increased, so that an improvement in on-resistance R DS (on) is achieved regardless of the possible loss in a current-carrying area can. Manufacturing tolerances such as lithographic offset or deviations in the target dopant concentration can lead to deviations in the desired charge compensation of these n- and p-doped regions. This may have a negative effect on device properties such as a lowered device breakdown voltage and limit the maximum dopant concentration of the n- and p-doped regions.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitervorrichtung mit Halbleiterzonen sowie ein Herstllungsverfahren hierfür anzugeben, womit eine verbesserte Ladungsträgerkompensation erzielt werden kann.It is an object of the invention to provide a semiconductor device with semiconductor zones and a manufacturing method thereof, whereby an improved charge carrier compensation can be achieved.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by the teaching of the independent claims. Further developments are the subject of the dependent claims.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterkörperbereichs eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform, das aufeinander folgende erste und zweite Halbleiterzonen von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp aufweist. 1 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor body portion of a semiconductor device according to an embodiment having successive first and second semiconductor regions of different conductivity type.

2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konzentrationsprofil erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der in der Querschnittsansicht von 1 definierten lateralen Richtung A-A' zeigt. 2 FIG. 12 is a schematic diagram showing a concentration profile of first and second dopant species along that in the cross-sectional view of FIG 1 defined lateral direction AA 'shows.

3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konzentrationsprofil erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der in der Querschnittsansicht von 1 definierten lateralen Richtung B-B' zeigt. 3 FIG. 12 is a schematic diagram showing a concentration profile of first and second dopant species along that in the cross-sectional view of FIG 1 defined lateral direction BB 'shows.

4A ist ein schematisches Diagramm, das ein Konzentrationsprofil erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der in der Querschnittsansicht von 1 definierten lateralen Richtung C-C' zeigt. 4A FIG. 12 is a schematic diagram showing a concentration profile of first and second dopant species along that in the cross-sectional view of FIG 1 defined lateral direction CC 'shows.

4B ist ein schematisches Diagramm, das ein Konzentrationsprofil erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der in der Querschnittsansicht von 1 definierten lateralen Richtung C-C' zeigt. 4B FIG. 12 is a schematic diagram showing a concentration profile of first and second dopant species along that in the cross-sectional view of FIG 1 defined lateral direction CC 'shows.

5A ist ein schematisches Diagramm, das ein Konzentrationsprofil erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang einer in der Querschnittsansicht von 1 definierten vertikalen Richtung D-D' zeigt. 5A FIG. 12 is a schematic diagram showing a concentration profile of first and second dopant species along a in the cross-sectional view of FIG 1 defined vertical direction DD 'shows.

5B ist ein schematisches Diagramm, das ein Konzentrationsprofil erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der in der Querschnittsansicht von 1 definierten vertikalen Richtung D-D' zeigt. 5B FIG. 12 is a schematic diagram showing a concentration profile of first and second dopant species along that in the cross-sectional view of FIG 1 defined vertical direction DD 'shows.

6A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterkörperbereichs gemäß einer Ausführungsform eines vertikalen FETs. 6A FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor body region according to one embodiment of a vertical FET. FIG.

6B ist eine schematische Draufsicht auf einen Halbleiterkörperbereich gemäß einer Ausführungsform eines lateralen FETs. 6B FIG. 12 is a schematic plan view of a semiconductor body region according to an embodiment of a lateral FET. FIG.

6C ist eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' des in 6B gezeigten lateralen FETs. 6C is a schematic cross-sectional view taken along a line AA 'of the in 6B shown lateral FETs.

6D ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterkörperbereichs gemäß einer Ausführungsform einer Solarzelle. 6D FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor body region according to an embodiment of a solar cell. FIG.

7 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm zu einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit Kompensationszonen gemäß einer Ausführungsform. 7 FIG. 10 is a simplified flowchart of a method of manufacturing a semiconductor device with compensation zones according to one embodiment.

8A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterkörperbereichs zur Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform. 8A FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor body region for illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment. FIG.

8B ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleiterkörperbereichs von 8A während der Implantation erster Dotierstoffspezies und zweiter Dotierstoffspezies. 8B FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor body region of FIG 8A during implantation of first dopant species and second dopant species.

8C ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleiterkörperbereichs von 8B nach dem Ausbilden eines Grabens im Halbleiterkörperbereich. 8C FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor body region of FIG 8B after forming a trench in the semiconductor body region.

8D ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleiterkörperbereichs von 8C nach dem Füllen des Grabens mit einem Halbleitermaterial. 8D FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor body region of FIG 8C after filling the trench with a semiconductor material.

8E ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleiterkörperbereichs von 8D nach der Diffusion von Dotierstoffen in das Halbleitermaterial, das in die Gräben gefüllt ist, um erste Halbleiterzonen von einem ersten Leitfähigkeitstyp und zweite Halbleiterzonen von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist, auszubilden. 8E FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor body region of FIG 8D after diffusion of dopants into the semiconductor material filled in the trenches, around first one Forming semiconductor zones of a first conductivity type and second semiconductor zones of a second conductivity type, which is different from the first conductivity type.

9 ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleiterkörperbereichs von 8C nach dem Ausbilden einer Barrierendiffusionsschicht und Füllen der Gräben mit einem Halbleitermaterial. 9 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor body region of FIG 8C after forming a barrier diffusion layer and filling the trenches with a semiconductor material.

1 zeigt einen Halbleiterkörperbereich 100 eines Halbleiterbauelements mit ersten Halbleiterzonen 105a, 105b von einem ersten Leitfähigkeitstyp und zweiten Halbleiterzonen 110a, 110b von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist. Die ersten und zweiten Halbleiterzonen sind entlang einer lateralen Richtung 115, die sich parallel zu einer Oberseite des Halbleiterkörpers erstreckt, alternierend angeordnet. Die Abfolge der Anordnung dieser Zonen entlang der lateralen Richtung 115 entspricht der ersten Halbleiterzone 105a, der zweiten Halbleiterzone 110a, der ersten Halbleiterzone 105b und der zweiten Halbleiterzone 110b. Diese Zonen sind in Kontakt miteinander positioniert. 1 shows a semiconductor body region 100 a semiconductor device having first semiconductor regions 105a . 105b of a first conductivity type and second semiconductor zones 110a . 110b of a second conductivity type different from the first conductivity type. The first and second semiconductor zones are along a lateral direction 115 which extends parallel to an upper side of the semiconductor body, arranged alternately. The sequence of the arrangement of these zones along the lateral direction 115 corresponds to the first semiconductor zone 105a , the second semiconductor zone 110a , the first semiconductor zone 105b and the second semiconductor zone 110b , These zones are positioned in contact with each other.

Jede der ersten Halbleiterzonen 105a, 105b enthält eine erste Dotierstoffspezies vom ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Dotierstoffspezies vom zweiten Leitfähigkeitstyp. Da jede der ersten Halbleiterzonen 105a, 105b vom ersten Leitfähigkeitstyp ist, ist eine Konzentration einer ersten Dotierstoffspezies innerhalb dieser Zonen höher als die Konzentration der zweiten Dotierstoffspezies.Each of the first semiconductor zones 105a . 105b includes a first dopant species of the first conductivity type and a second dopant species of the second conductivity type. Because each of the first semiconductor zones 105a . 105b of the first conductivity type, a concentration of a first dopant species within these zones is higher than the concentration of the second dopant species.

Jede der zweiten Halbleiterzonen 110a, 110b enthält die zweite Dotierstoffspezies. Diese Zonen 110a, 110b können ebenso die erste Dotierstoffspezies in einer im Vergleich zur zweiten Dotierstoffspezies geringeren Konzentration enthalten.Each of the second semiconductor zones 110a . 110b contains the second dopant species. These zones 110a . 110b may also contain the first dopant species in a lower concentration compared to the second dopant species.

Eine der ersten und zweiten Halbleiterzonen, d. h. die ersten Halbleiterzonen 105a, 105b oder die zweiten Halbleiterzonen 110a, 110b, stellen Driftzonen des Bauelements dar. Ein Diffusionskoeffizient der zweiten Dotierstoffspezies ist wenigstens doppelt so groß wie der Diffusionskoeffizient der ersten Dotierstoffspezies.One of the first and second semiconductor zones, ie the first semiconductor zones 105a . 105b or the second semiconductor zones 110a . 110b , Drift zones of the device represent. A diffusion coefficient of the second dopant species is at least twice as large as the diffusion coefficient of the first dopant species.

Das in 1 gezeigte und den Halbleiterkörperbereich 100 umfassende Bauelement kann weitere strukturelle Elemente umfassen, die nicht in 1 dargestellt sind, beispielsweise weil diese Elemente in einem von dem in 1 gezeigten Bereich verschiedenen Bauelementbereich positioniert sind oder weil diese Elemente der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Beispiele für diese in 1 nicht gezeigten Elemente hängen von der Art des Bauelements ab und können beispielsweise eine oder eine Mehrzahl von Randabschlussstrukturen, Maßnahmen zur Erhöhung der Avalanche-Robustheit, Halbleiterstrukturen einschließlich Body und Source, Drain, Anode, Kathode, Gatestrukturen einschließlich Gatedielektrika und Gateelektroden, Dielektrika, leitfähige Strukturen wie Kontaktstöpsel und Metallschichten umfassen.This in 1 shown and the semiconductor body region 100 comprehensive component may include other structural elements that are not in 1 are shown, for example, because these elements in one of the in 1 shown area different component area are positioned or because these elements are not shown for clarity. Examples of these in 1 Elements not shown depend on the type of device and may include, for example, one or a plurality of edge termination structures, measures to increase avalanche robustness, semiconductor structures including body and source, drain, anode, cathode, gate structures including gate dielectrics and gate electrodes, dielectrics, conductive structures such as contact plugs and metal layers.

Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein n-Typ sein und der zweite Leitfähigkeitstyp kann ein p-Typ sein. Als weiteres Beispiel kann der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ sein und der zweite Leitfähigkeitstyp kann der n-Typ sein.The first conductivity type may be an n-type and the second conductivity type may be a p-type. As another example, the first conductivity type may be the p-type and the second conductivity type may be the n-type.

Die ersten und zweiten Halbleiterzonen 105a, 105b, 110a, 110b stellen Halbleiterkompensationszonen von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp dar. In einem Rückwärtsbetriebsmodus des Bauelements kann eine gesamte Raumladung von wenigstens einer der ersten Halbleiterzonen die Raumladung von wenigstens einer der zweiten Halbleiterzonen elektrisch kompensieren. Eine elektrisch aktive Dosis von wenigstens einer der ersten Halbleiterzonen kann auch 20% oder 10% oder sogar 5% kleiner sein als die entsprechende Dosis von einer der zweiten Halbleiterzonen, wobei die Dosis durch ∫dN/dx in den ersten oder zweiten Halbleiterzonen entlang einer lateralen Richtung x wie der lateralen Richtung 115 ausgedrückt wird und N die effektive Konzentration von n-Typ oder p-Typ Ladungsträgern darstellt.The first and second semiconductor zones 105a . 105b . 110a . 110b In a reverse operation mode of the device, a total space charge of at least one of the first semiconductor zones may electrically compensate for the space charge of at least one of the second semiconductor zones. An electrically active dose of at least one of the first semiconductor zones may also be 20% or 10% or even 5% smaller than the corresponding dose of one of the second semiconductor zones, the dose being determined by ∫dN / dx in the first or second semiconductor zones along a lateral one Direction x as the lateral direction 115 and N represents the effective concentration of n-type or p-type charge carriers.

Materialien für die ersten und zweiten Dotierstoffspezies umfassen P und In, Ga und P, B und Sb, In und Sb, Ga und Sb, B und As, In und As, Ga und As. Falls beispielsweise P und In kombiniert werden, diffundiert die n-Typ Spezies, d. h. P, schneller in Silizium als In. Somit lässt sich eine Driftzone mit einer Dotierstoffspezies erzielen. Dies kann zu einer höheren Mobilität von freien Ladungsträgern in der n-Typ Driftzone und zu einem geringeren RDS(on) führen. Die Diffusionskoeffizienten der Kombinationen erster und zweiter Dotierstoffspezies in Bezug auf das Grundmaterial wie Silizium können voneinander um wenigstens einen Faktor von 2 differieren. Somit kann das Ausbilden der ersten und zweiten Halbleiterzonen 105a, 105b, 110a, 110b mit unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp durch Ausnützen der verschiedenen Diffusionseigenschaften dieser Dotierstoffe innerhalb des Halbleiterkörpers erzielt werden. Beispielsweise kann der Leitfähigkeitstyp eines ursprünglich intrinsischen Volumens nach der Diffusion der ersten und zweiten Dotierstoffspezies in das intrinsische Halbleitervolumen durch den Leitfähigkeitstyp der Dotierstoffspezies festgelegt werden, die den höheren Diffusionskoeffizienten aufweist, wohingegen der Leitfähigkeitstyp des Halbleitervolumens, aus dem diese Dotierstoffspezies diffundiert werden, durch den Leitfähigkeitstyp der anderen Dotierstoffspezies mit dem geringeren Diffusionskoeffizienten festgelegt sein kann.Materials for the first and second dopant species include P and In, Ga and P, B and Sb, In and Sb, Ga and Sb, B and As, In and As, Ga and As. For example, if P and In are combined, the n-type species, ie P, diffuses faster in silicon than In. Thus, a drift zone with a dopant species can be achieved. This can lead to a higher mobility of free charge carriers in the n-type drift zone and to a lower R DS (on) . The diffusion coefficients of the combinations of first and second dopant species with respect to the base material, such as silicon, may differ from one another by at least a factor of two. Thus, forming the first and second semiconductor regions 105a . 105b . 110a . 110b can be achieved with different conductivity type by exploiting the different diffusion properties of these dopants within the semiconductor body. For example, the conductivity type of an originally intrinsic volume after diffusion of the first and second dopant species into the intrinsic semiconductor volume may be determined by the conductivity type of the dopant species having the higher diffusion coefficient, whereas the conductivity type of the semiconductor volume from which these dopant species are diffused is by the conductivity type the other dopant species can be fixed with the lower diffusion coefficient.

Eine Gruppe aus den ersten und den zweiten Halbleiterzonen 105a, 105b, 110a, 110b kann wenigstens eine auf einem Halbleitersubstrat entlang einer vertikalen Richtung 116 senkrecht zur lateralen Richtung 115 aufgewachsene epitaktische Halbleiterschicht aufweisen. Die andere Gruppe aus den ersten beiden Halbleiterzonen 105a, 105b, 110a, 110b kann innerhalb von im Halbleiterkörper 100 ausgebildeten Gräben angeordnet sein. Diese Zonen können epitaktische Halbleiterschichten umfassen, die an Seitenwänden der Gräben entlang der lateralen Richtung 115 aufgewachsen sind. A group of the first and the second semiconductor zones 105a . 105b . 110a . 110b For example, at least one may be on a semiconductor substrate along a vertical direction 116 perpendicular to the lateral direction 115 having grown epitaxial semiconductor layer. The other group from the first two semiconductor zones 105a . 105b . 110a . 110b can be within in the semiconductor body 100 be arranged trained trenches. These zones may include epitaxial semiconductor layers disposed on sidewalls of the trenches along the lateral direction 115 have grown up.

Die erste und/oder zweite Dotierstoffspezies kann in den Halbleiterkörper implantiert sein. So lässt sich eine vorteilhafte Präzision der Ladungskompensation zwischen den ersten und zweiten Halbleiterzonen 105a, 105b, 110a, 110b erzielen. Die erste und/oder zweite Dotierstoffspezies kann unter Verwendung einer Mehrzahl von Implantationsdosen und/oder einer Mehrzahl von Implantationsenergien implantiert werden. Falls eine Gruppe aus ersten und zweiten Halbleiterzonen 105a, 105b, 110a, 110b aus einer Mehrzahl auf ein Halbleitersubstrat aufgewachsener epitaktischer Halbleiterschichten ausgebildet wird, kann eine Spezies oder beide der ersten und zweiten Dotierstoffspezies nach Ausbilden der jeweiligen epitaktischen Halbleiterschichten implantiert werden. Beispielsweise kann eine der ersten und zweiten Dotierstoffspezies, z. B. diejenige mit dem größeren Diffusionskoeffizienten, lediglich in einige, z. B. jede zweite oder jede dritte der aufeinander folgend aufgewachsenen epitaktischen Halbleiterschichten implantiert werden. Eine Implantationsdosis der ersten und/oder zweiten Dotierstoffspezies kann für die oberste und/oder unterste der Mehrzahl epitaktischer Halbleiterschichten größer gewählt werden als für die anderen dieser Schichten, z. B. kann die Implantationsdosis der schneller diffundierenden Dotierstoffspezies für die oberste und/oder unterste Schicht höher gewählt werden. Hierdurch lässt sich die Diffusion der ersten und/oder zweiten Dotierstoffspezies entlang einer vertikalen Richtung durch eine Unterseite oder Oberseite des Schichtstapels ausgleichen. Die Implantationsdosen der für die Implantation in die Mehrzahl der epitaktischen Schichten verwendeten ersten und zweiten Dotierstoffspezies können derart gewählt werden, dass in dem fertig gestellten Bauelement eine elektrisch aktive Dosis wenigstens einer der ersten Halbleiterzonen 20% oder 10% oder sogar 5% kleiner ist als die entsprechende Dosis einer der zweiten Halbleiterzonen.The first and / or second dopant species may be implanted in the semiconductor body. This allows an advantageous precision of the charge compensation between the first and second semiconductor zones 105a . 105b . 110a . 110b achieve. The first and / or second dopant species may be implanted using a plurality of implantation doses and / or a plurality of implantation energies. If a group of first and second semiconductor zones 105a . 105b . 110a . 110b may be implanted from a plurality of epitaxial semiconductor layers grown on a semiconductor substrate, one or both of the first and second dopant species may be implanted after forming the respective epitaxial semiconductor layers. For example, one of the first and second dopant species, e.g. B. the one with the larger diffusion coefficient, only in some, z. B. every second or every third of the successively grown epitaxial semiconductor layers are implanted. An implantation dose of the first and / or second dopant species may be chosen to be larger for the top and / or bottom of the plurality of epitaxial semiconductor layers than for the other of these layers, eg. For example, the implantation dose of the faster diffusing dopant species for the top and / or bottom layer can be made higher. As a result, the diffusion of the first and / or second dopant species along a vertical direction through a bottom or top side of the layer stack can be compensated. The implantation doses of the first and second dopant species used for implantation into the plurality of epitaxial layers may be selected so that in the finished device an electrically active dose of at least one of the first semiconductor zones is 20% or 10% or even 5% smaller than that corresponding dose of one of the second semiconductor zones.

Abgesehen von dem in 1 gezeigten Halbleiterkörperbereich 100 kann der Halbleiterkörper ein Halbleitersubstrat wie ein Siliziumsubstrat oder ein Silicon-On-Insulator(SOI)-Substrat umfassen. Das Halbleitersubstrat kann ebenso eine oder eine Mehrzahl darauf ausgebildeter Halbleiterschichten wie epitaktische Halbleiterschichten aufweisen. Der Halbleiterkörperbereich 100 kann ebenso Teil einer dotierten Halbleiterscheibe sein, z. B. eines dotierten Float-Zone(FZ)- oder Czochralski(CZ)-Siliziumkristallmaterials.Apart from the in 1 shown semiconductor body region 100 For example, the semiconductor body may include a semiconductor substrate such as a silicon substrate or a silicon on insulator (SOI) substrate. The semiconductor substrate may also have one or a plurality of semiconductor layers formed thereon such as epitaxial semiconductor layers. The semiconductor body region 100 may also be part of a doped semiconductor wafer, for. A doped float zone (FZ) or Czochralski (CZ) silicon crystal material.

2 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Konzentrationsprofils erster und zweiter Dotierstoffspezies C1, C2 entlang der in 1 definierten lateralen Richtung A-A'. 2 FIG. 12 shows a schematic diagram of an exemplary concentration profile of first and second dopant species C1, C2 along the in. FIG 1 defined lateral direction A-A '.

Eine Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies vom ersten Leitfähigkeitstyp ist in der ersten Halbleiterzone 105a (d. h. im linken Teil des in 2 gezeigten Diagramms) größer als die Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies vom zweiten Leitfähigkeitstyp. Im Gegensatz hierzu ist die Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies innerhalb der zweiten Halbleiterzone 110a (d. h. im rechten Teil des in 2 gezeigten Diagramms) größer als die Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies innerhalb dieser Zone. Somit entspricht der Leitfähigkeitstyp der ersten Halbleiterzone 105a dem Leitfähigkeitstyp der ersten Dotierstoffspezies und der Leitfähigkeitstyp der zweiten Halbleiterzone 110a entspricht dem Leitfähigkeitstyp der zweiten Dotierstoffspezies.A concentration C1 of the first dopant species of the first conductivity type is in the first semiconductor region 105a (ie in the left part of the in 2 shown) greater than the concentration C2 of the second dopant species of the second conductivity type. In contrast, the concentration C2 of the second dopant species is within the second semiconductor region 110a (ie in the right part of the in 2 shown) greater than the concentration C1 of the first dopant species within this zone. Thus, the conductivity type corresponds to the first semiconductor region 105a the conductivity type of the first dopant species and the conductivity type of the second semiconductor region 110a corresponds to the conductivity type of the second dopant species.

Mit anderen Worten nimmt eine Dotierstoffkonzentration der ersten als auch zweiten Spezies an einer Grenzfläche zwischen einer der ersten Halbleiterzonen 105a, 105b und einer der zweiten Halbleiterzonen 110a, 110b entlang der lateralen Richtung von den ersten zu den zweiten Halbleiterzonen hin ab. Die Dotierstoffprofile kreuzen sich an der Grenzfläche, wobei ein Gradient des Profils für die erste Dotierstoffspezies größer ist als für die zweite Dotierstoffspezies.In other words, a dopant concentration of the first and second species increases at an interface between one of the first semiconductor regions 105a . 105b and one of the second semiconductor zones 110a . 110b along the lateral direction from the first to the second semiconductor zones. The dopant profiles intersect at the interface, wherein a gradient of the profile for the first dopant species is greater than for the second dopant species.

3 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Profils der Konzentration C1, C2 erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der in 1 definierten lateralen Richtung B-B'. 3 FIG. 12 shows a schematic diagram of an exemplary profile of the concentration C1, C2 of first and second dopant species along the in. FIG 1 defined lateral direction B-B '.

Eine Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies ist innerhalb der ersten Halbleiterzone 105b (d. h. rechter Teil des in 3 gezeigten Diagramms) größer als die Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies. Im Gegensatz hierzu ist die Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies innerhalb der zweiten Halbleiterzone 110a (d. h. linker Teil des in 3 gezeigten Diagramms) größer als die Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies. Somit entspricht ein Leitfähigkeitstyp der ersten Halbleiterzone 105b dem Leitfähigkeitstyp der ersten Dotierstoffspezies und der Leitfähigkeitstyp der zweiten Halbleiterzone 110a entspricht dem Leitfähigkeitstyp der zweiten Dotierstoffspezies.A concentration C1 of the first dopant species is within the first semiconductor region 105b (ie right part of in 3 shown) greater than the concentration C2 of the second dopant species. In contrast, the concentration C2 of the second dopant species is within the second semiconductor region 110a (ie left part of in 3 shown) greater than the concentration C1 of the first dopant species. Thus, one conductivity type corresponds to the first semiconductor region 105b the conductivity type of the first dopant species and the conductivity type of the second semiconductor region 110a corresponds to the conductivity type of the second dopant species.

4A zeigt ein beispielhaftes Konzentrationsprofil C1, C2 der ersten und zweiten Dotierstoffspezies entlang der lateralen Richtung C-C' des in 1 gezeigten Halbleiterkörperbereichs 100. 4A shows an exemplary concentration profile C1, C2 of the first and second Dotierstoffspezies along the lateral direction CC 'of in 1 shown semiconductor body region 100 ,

Eine Schnittfläche zwischen dem Profil der Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies und dem Profil der Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies definiert eine Grenzfläche zwischen einer ersten Halbleiterzone wie der Halbleiterzone 105a, die eine Konzentration C1 an ersten Dotierstoffspezies aufweist, welche größer ist als die Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies, und einer zweiten Halbleiterzone wie der Halbleiterzone 110a, die eine Konzentration C2 an zweiten Dotierstoffspezies aufweist, welche größer ist als die Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies. Ein schematisches Profil der Konzentrationen C1, C2, wie etwa in 4A dargestellt, kann erzeugt werden, indem erste und zweite Dotierstoffspezies aus einem Volumen der ersten Halbleiterzonen wie der Halbleiterzonen 105a, 105b in ein Volumen der zweiten Halbleiterzone wie der zweiten Halbleiterzone 110a, welche zunächst undotiert sein kann, diffundiert werden.An interface between the profile of the concentration C1 of the first dopant species and the profile of the concentration C2 of the second dopant species defines an interface between a first semiconductor zone such as the semiconductor zone 105a having a concentration of first dopant species C1 greater than the concentration C2 of the second dopant species and a second semiconductor region, such as the semiconductor region 110a which has a concentration C2 of second dopant species which is greater than the concentration C1 of the first dopant species. A schematic profile of concentrations C1, C2, such as in 4A can be generated by first and second dopant species from a volume of the first semiconductor zones, such as the semiconductor zones 105a . 105b in a volume of the second semiconductor zone as the second semiconductor zone 110a , which may be undoped at first, are diffused.

In dem in 4A gezeigten Beispiel ist ein Diffusionskoeffizient der zweiten Dotierstoffspezies wenigstens doppelt so groß wie der Diffusionskoeffizient der ersten Dotierstoffspezies. Ein Maximum der Konzentration der Dotierstoffe C1, C2 jeder der ersten und zweiten Dotierstoffspezies entlang der lateralen Richtung C-C' liegt in der Mitte der jeweiligen Halbleiterzonen 105a, 105b und weist einen selben lateralen Abstand zu den benachbarten zweiten Halbleiterzonen auf. Ein Minimum der Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies liegt in der Mitte jeder der zweiten Halbleiterzonen wie der zweiten Halbleiterzone 110a und weist einen selben lateralen Abstand zu den benachbarten ersten Halbleiterzonen wie den ersten Halbleiterzonen 105a, 105b auf.In the in 4A As shown, a diffusion coefficient of the second dopant species is at least twice as large as the diffusion coefficient of the first dopant species. A maximum of the concentration of the dopants C1, C2 of each of the first and second dopant species along the lateral direction CC 'is in the middle of the respective semiconductor regions 105a . 105b and has a same lateral distance to the adjacent second semiconductor zones. A minimum of the concentration C2 of the second dopant species is in the middle of each of the second semiconductor regions, such as the second semiconductor region 110a and has a same lateral distance to the adjacent first semiconductor zones as the first semiconductor zones 105a . 105b on.

In dem in 4A gezeigten Beispiel verbleibt ein Gebiet 115, das frei ist von ersten Dotierstoffspezies, innerhalb jeder der zweiten Halbleiterzonen wie der zweiten Halbleiterzone 110a. Eine Welligkeit jeder der Profile der Konzentrationen C1, C2 kann von einer Mehrzahl von Parametern abhängen wie etwa den Dimensionen und Abständen der als Diffusionsreservoir dienenden Gebiete, den Diffusionskoeffizienten der entsprechenden Dotierstoffspezies, dem thermischen Budget als auch der Diffusionsdauer der entsprechenden Spezies.In the in 4A example shown remains an area 115 that is free of first dopant species within each of the second semiconductor regions, such as the second semiconductor region 110a , A ripple of each of the profiles of concentrations C1, C2 may depend on a variety of parameters such as the dimensions and distances of the diffusion reservoir regions, the diffusion coefficients of the respective dopant species, the thermal budget, and the diffusion time of the species of interest.

Das in 4B gezeigte schematische Diagramm veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Konzentrationsprofils C1, C2 entlang der lateralen Richtung C-C' des in 1 gezeigten Halbleiterkörperbereichs 100 eines Bauelements. Im Hinblick auf die Position der Maxima und Minima ist das Profil der Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies ähnlich zu dem in 4A gezeigten Beispiel.This in 4B The schematic diagram shown illustrates another example of a concentration profile C1, C2 along the lateral direction CC 'of the in 1 shown semiconductor body region 100 a component. With regard to the position of the maxima and minima, the profile of the concentration C2 of the second dopant species is similar to that in FIG 4A shown example.

Das Profil der Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies unterscheidet sich von dem in 4A gezeigten Profil dadurch, dass die erste Dotierstoffspezies im gesamten Volumen der zweiten Halbleiterzonen wie der zweiten Halbleiterzone 110a vorliegt. Somit erfolgt die Diffusion der ersten Dotierstoffspezies aus benachbarten Diffusionsreservoirs wie den innerhalb der ersten Halbleiterzonen 105a, 105b vorhandenen Reservoirs derart, dass die beiden Diffusionsprofile überlappen und kein Halbleitervolumen 115, das frei ist von der ersten Dotierstoffspezies, innerhalb der zweiten Halbleiterzonen wie der in 4A gezeigten Halbleiterzone 110a verbleibt.The profile of the concentration C1 of the first dopant species differs from that in FIG 4A shown profile in that the first dopant species in the entire volume of the second semiconductor zones as the second semiconductor zone 110a is present. Thus, diffusion of the first dopant species from adjacent diffusion reservoirs, such as within the first semiconductor regions, occurs 105a . 105b existing reservoirs such that the two diffusion profiles overlap and no semiconductor volume 115 , which is free of the first dopant species, within the second semiconductor regions such as in FIG 4A shown semiconductor zone 110a remains.

5A zeigt beispielhafte Konzentrationsprofile C1, C2 erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang einer vertikalen Richtung D-D' der ersten Halbleiterzone 105a im Halbleiterkörperbereich 100 des in 1 gezeigten Bauelements. 5A shows exemplary concentration profiles C1, C2 of first and second dopant species along a vertical direction DD 'of the first semiconductor zone 105a in the semiconductor body region 100 of in 1 shown component.

Sowohl das Konzentrationsprofil C1 der ersten Dotierstoffspezies als auch das Profil C2 der zweiten Dotierstoffspezies umfasst Maxima und Minima entlang der vertikalen Richtung D-D'. Die Konzentration C1 der ersten Dotierstoffspezies ist größer als die Konzentration C2 der zweiten Dotierstoffspezies. Somit entspricht ein Leitfähigkeitstyp dieser Halbleiterzone 105a dem Leitfähigkeitstyp der ersten Dotierstoffspezies.Both the concentration profile C1 of the first dopant species and the profile C2 of the second dopant species include maxima and minima along the vertical direction D-D '. The concentration C1 of the first dopant species is greater than the concentration C2 of the second dopant species. Thus, one conductivity type corresponds to this semiconductor region 105a the conductivity type of the first dopant species.

Die Anzahl von Maxima der Konzentrationsprofile C1, C2 entlang der vertikalen Richtung D-D' kann der Anzahl der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten epitaktischen Halbleiterschichten entsprechen. Die ersten und zweiten Dotierstoffspezies können in jede der epitaktischen Halbleiterschichten implantiert sein. Jede Implantation in eine der epitaktischen Halbleiterschichten kann beispielsweise nach dem Ausbilden der entsprechenden epitaktischen Halbleiterschicht und vor Ausbilden der nachfolgenden epitaktischen Halbleiterschicht(en) erfolgen. Eine Implantationsdosis der ersten Spezies kann der Implantationsdosis der zweiten Dotierstoffspezies entsprechen. Diese Dosen können einander näherungsweise entsprechen und sich für wenigstens eine der epitaktischen Halbleiterschichten um weniger als 20% oder 10% oder 5% oder 3% oder 1% unterscheiden. Beispielsweise kann eine Fertigungstoleranz im Hinblick auf die Durchbruchsspannung des fertig gestellten Bauelements durch Einstellen der Implantationsdosen der ersten und zweiten Dotierstoffspezies auf unterschiedliche Werte, z. B. auf die Werte der obigen Ausführungsformen, verbessert werden. Die Maxima im Konzentrationsprofil C1, C2 der ersten und zweiten Dotierstoffspezies können zueinander in Abhängigkeit von den Implantationsenergien, die für die Implantation der ersten und zweiten Dotierstoffspezies ausgewählt sind, entlang der vertikalen Richtung D-D' verschoben sein.The number of maxima of the concentration profiles C1, C2 along the vertical direction D-D 'may correspond to the number of epitaxial semiconductor layers formed on a semiconductor substrate. The first and second dopant species may be implanted in each of the epitaxial semiconductor layers. Any implantation in one of the epitaxial semiconductor layers may, for example, take place after the formation of the corresponding epitaxial semiconductor layer and before the formation of the subsequent epitaxial semiconductor layer (s). An implantation dose of the first species may correspond to the implantation dose of the second dopant species. These doses may approximate each other and differ by less than 20% or 10% or 5% or 3% or 1% for at least one of the epitaxial semiconductor layers. For example, a fabrication tolerance with respect to the breakdown voltage of the finished device may be set by adjusting the implantation doses of the first and second dopant species to different values, e.g. To the values of the above embodiments. The maxima in the concentration profile C1, C2 of the first and second dopant species may be shifted along the vertical direction D-D 'relative to one another, depending on the implantation energies selected for the implantation of the first and second dopant species.

Verknüpft mit dem beispielhaften Konzentrationsprofil C1, C2, das in 5A dargestellt ist, ist ein Konzentrationsprofil C1, C2 erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der vertikalen Richtung E-E' in dem in 1 gezeigten Halbleiterkörperbereich 100. Dieses Profil kann ebenso Maxima und Minima entlang der vertikalen Richtung E-E' aufweisen. Im Gegensatz zu der Beziehung C1 > C2, die für die Profile entlang der vertikalen Richtung D-D' in 5A gilt, kann C2 > C1 für die Profile entlang der vertikalen Richtung E-E' Gültigkeit haben (nicht dargestellt). Linked to the exemplary concentration profile C1, C2, which in 5A is a concentration profile C1, C2 of first and second dopant species along the vertical direction EE 'in FIG 1 shown semiconductor body region 100 , This profile may also have maxima and minima along the vertical direction EE '. In contrast to the relationship C1> C2, which for the profiles along the vertical direction DD 'in 5A is valid, C2> C1 may be valid for the profiles along the vertical direction EE '(not shown).

5B zeigt ein weiteres beispielhaftes Konzentrationsprofil C1, C2 entlang der vertikalen Richtung D-D' in der ersten Halbleiterzone 105a des in 1 gezeigten Halbleiterkörperbereichs 100. 5B shows another exemplary concentration profile C1, C2 along the vertical direction DD 'in the first semiconductor zone 105a of in 1 shown semiconductor body region 100 ,

Im Gegensatz zu dem Beispiel der in 5A gezeigten Profile weist das Konzentrationsprofil C2 der zweiten Dotierstoffspezies mit dem größeren Diffusionskoeffizienten weniger Maxima entlang der vertikalen Richtung D-D' auf als das Konzentrationsprofil C1 der ersten Dotierstoffspezies. Dies kann durch Verwenden von mehreren Implantationsenergien beim Implantieren der zweiten Dotierstoffspezies erreicht werden und/oder, falls die ersten Halbleiterzonen 105a, 105b in Form einer Mehrzahl epitaktischer Halbleiterschichten ausgebildet werden, durch Implantieren der zweiten Dotierstoffspezies in weniger dieser Schichten im Vergleich zur Implantation der ersten Dotierstoffspezies. Eines oder beide dieser Profile können ebenso geringfügig entlang der vertikalen Richtung D-D' variieren, z. B. um etwa 5% oder 10% oder 20%. Derartige Abweichungen können zur Verbesserung der Avalanche-Robustheit des Bauelementes oder auch zur Verbesserung der Fertigungstoleranz im Hinblick auf die Durchbruchsspannung des Bauelements dienen. Beispielsweise kann eine Konzentration des Dotierstoffs, der die Driftzone ausbildet, einen Spitzenwert entlang der vertikalen Richtung D-D' aufweisen, der größer ist als die Werte bei den weiteren Maxima, z. B. in einer Mitte der Driftzone entlang der vertikalen Richtung D-D'. Dieses Beispiel kann zur Verbesserung der Avalanche-Robustheit des Bauelements beitragen. Als weiteres Beispiel kann eine Konzentration des Dotierstoffs, der die Driftzone ausbildet, einen Spitzenwert an oder in der Nähe der Oberseite und/oder Unterseite der Driftzone aufweisen, wobei der Spitzenwert größer ist als die Werte der weiteren Maxima in der vertikalen Richtung. Dieses weitere Beispiel kann der Kompensation der vertikalen Diffusion von Dotierstoffen aus den auszubildenden Driftzonen dienen.In contrast to the example of in 5A The profile shown has the concentration profile C2 of the second dopant species with the larger diffusion coefficient less maxima along the vertical direction DD 'than the concentration profile C1 of the first dopant species. This can be achieved by using multiple implantation energies in implanting the second dopant species and / or, if the first semiconductor zones 105a . 105b in the form of a plurality of epitaxial semiconductor layers, by implanting the second dopant species in fewer of these layers compared to the implantation of the first dopant species. One or both of these profiles may also vary slightly along the vertical direction DD ', e.g. By about 5% or 10% or 20%. Such deviations can serve to improve the avalanche robustness of the component or else to improve the manufacturing tolerance with regard to the breakdown voltage of the component. For example, a concentration of the dopant forming the drift zone may have a peak along the vertical direction DD 'greater than the values at the other maxima, e.g. In a center of the drift zone along the vertical direction D-D '. This example may help to improve the avalanche robustness of the device. As another example, a concentration of the dopant forming the drift zone may have a peak at or near the top and / or bottom of the drift zone, the peak being greater than the values of the further maxima in the vertical direction. This further example may serve to compensate for the vertical diffusion of dopants from the drift zones to be formed.

Verknüpft mit den beispielhaften Konzentrationsprofilen C1, C2 in 5B sind Konzentrationsprofile C1, C2 erster und zweiter Dotierstoffspezies entlang der vertikalen Richtung E-E' im Halbleiterkörperbereich 100 von 1. Im Gegensatz zur Beziehung C1 > C2, die für die Profile entlang der vertikalen Richtung D-D' gilt, kann C2 > C1 für die Profile entlang der vertikalen Richtung E-E' Gültigkeit haben (nicht dargestellt).Linked to the exemplary concentration profiles C1, C2 in 5B are concentration profiles C1, C2 of first and second dopant species along the vertical direction EE 'in the semiconductor body region 100 from 1 , In contrast to the relationship C1> C2, which applies to the profiles along the vertical direction DD ', C2> C1 may be valid for the profiles along the vertical direction EE' (not shown).

Weitere beispielhafte Dotierstoffkonzentrationen C1, C2 entlang der vertikalen Richtung D-D' können Teile mit Maxima und Minima als auch weitere Teile mit konstanter Dotierstoffkonzentration umfassen. Solche Profile können beispielsweise durch eine Kombination aus einer in-situ Dotierung sowie einer Dotierung über Implantation von Dotierstoffen hergestellt werden.Further exemplary dopant concentrations C1, C2 along the vertical direction D-D 'may comprise parts with maxima and minima as well as further parts with constant dopant concentration. Such profiles can be produced, for example, by a combination of an in-situ doping and a doping via implantation of dopants.

6A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs eines vertikalen FETs 201, der n-Typ Halbleiterzonen 205a, 205b sowie eine p-Typ Halbleiterzone 210a aufweist. Diese Halbleiterzonen sind entlang der lateralen Richtung 215 aufeinander folgend in der Reihenfolge erste Halbleiterzone 205a, zweite Halbleiterzone 210a und erste Halbleiterzone 205b angeordnet. Das Profil der Konzentration der ersten und zweiten Dotierstoffspezies innerhalb dieser Halbleiterzonen kann mit beliebigen oben beschriebenen beispielhaften Profilen übereinstimmen. Die ersten Halbleiterzonen 205a, 205b stellen Driftzonen des FETs 201 dar. In einem Rückwärtsbetriebsmodus des FETs 201 lassen sich freie Ladungsträger aus diesen Gebieten entfernen und eine Ladungskompensation zwischen den ersten und zweiten Halbleiterzonen erzielen, d. h. die Raumladung einer der ersten Zonen kann die Raumladung einer der zweiten Zonen elektrisch kompensieren. 6A shows a schematic cross-sectional view of a portion of a vertical FETs 201 , the n-type semiconductor zones 205a . 205b and a p-type semiconductor region 210a having. These semiconductor zones are along the lateral direction 215 consecutively in the order of first semiconductor zone 205a , second semiconductor zone 210a and first semiconductor zone 205b arranged. The profile of the concentration of the first and second dopant species within these semiconductor regions may coincide with any of the exemplary profiles described above. The first semiconductor zones 205a . 205b make drift zones of the FET 201 In a reverse operating mode of the FET 201 Free charge carriers can be removed from these areas and achieve a charge compensation between the first and second semiconductor zones, ie the space charge of one of the first zones can electrically compensate for the space charge of one of the second zones.

Der FET 201 enthält eine Halbleiterstruktur 225 mit einem p-Typ Bodygebiet 226 und einem n+-Typ Sourcegebiet 227, welche an einer Vorderseite 230 eines Halbleiterkörperbereichs 200 ausgebildet sind.The FET 201 contains a semiconductor structure 225 with a p-type body area 226 and an n + type source region 227 , which at a front 230 a semiconductor body region 200 are formed.

Ein n+-Typ Drain 235 ist an einer Rückseite des Halbleiterkörperbereichs 200 gegenüber der Vorderseite 230 ausgebildet. Eine n-Typ Halbleiterzone 240 kann zwischen den ersten und zweiten Halbleiterzonen 205a, 205b, 210a und dem n+-Typ Drain 235 ausgebildet ein. Die n-Typ Halbleiterzone 240 kann eine Dotierstoffkonzentration aufweisen, welche der Dotierstoffkonzentration der ersten Halbleiterzone 205a entspricht. Gemäß einem weiteren Beispiel kann eine Dotierstoffkonzentration der Halbleiterzone 240 größer oder kleiner sein als die Konzentration der ersten Halbleiterzonen 205a, 205b. Die Halbleiterzone 240 kann eine Feldstoppzone sein, die sich zur Verbesserung der Robustheit wie der Avalanche-Robustheit des FETs 201 durch Kompensation freier Elektronen, die als Leckstrom etwa im Rückwärtszustand fließen, eignet.An n + -type drain 235 is at a backside of the semiconductor body region 200 opposite the front 230 educated. An n-type semiconductor zone 240 can be between the first and second semiconductor zones 205a . 205b . 210a and the n + -type drain 235 trained one. The n-type semiconductor zone 240 may have a dopant concentration which is the dopant concentration of the first semiconductor zone 205a equivalent. As another example, a dopant concentration of the semiconductor region 240 greater or smaller than the concentration of the first semiconductor zones 205a . 205b , The semiconductor zone 240 may be a field stop zone that improves the robustness such as the avalanche robustness of the FET 201 by compensation of free electrons, which flow as leakage current approximately in the reverse state, is suitable.

An der Vorderseite 230 ist eine leitfähige Struktur 245 elektrisch mit der Halbleiterstruktur 225 gekoppelt. Die leitfähige Struktur 245 kann leitfähige Elemente wie Kontaktstöpsel und leitfähige Schichten aus leitfähigen Materialien wie Metallen und/oder dotierten Halbleitern umfassen. Die leitfähige Struktur 245 eignet sich dazu, eine elektrische Verbindung zwischen dem Bauelement 201 und weiteren Elementen wie Schaltkreiselementen oder Chip-Pads bereitzustellen.On the front side 230 is a conductive structure 245 electrically with the semiconductor structure 225 coupled. The conductive structure 245 can be conductive Elements such as contact plugs and conductive layers of conductive materials such as metals and / or doped semiconductors include. The conductive structure 245 is suitable for an electrical connection between the component 201 and other elements such as circuit elements or chip pads.

Der FET 201 enthält ebenso Gatestrukturen 250a, 250b, die Gatedielektrika 252a, 252b, Gateelektroden 254a, 254b und isolierende Schichten 256a, 256b umfassen.The FET 201 also contains gate structures 250a . 250b , the gate dielectrics 252a . 252b , Gate electrodes 254a . 254b and insulating layers 256a . 256b include.

6B zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Bereich eines lateralen FETs 301 mit n-Typ Halbleiterzonen 305a ... 305c und p-Typ Halbleiterzonen 310a ... 310c. Diese Halbleiterzonen sind entlang einer lateralen Richtung 315 aufeinander folgend in der Abfolge erste Halbleiterzone 305a, zweite Halbleiterzone 310a, erste Halbleiterzone 305b, zweite Halbleiterzone 310b, erste Halbleiterzone 305c und zweite Halbleiterzone 310c angeordnet. Das Profil der Konzentrationen der ersten und zweiten Dotierstoffspezies innerhalb dieser Halbleiterzonen kann mit beliebigen Profilen aus obigen Beispielen übereinstimmen. Die ersten Halbleiterzonen 305a ... 305c stellen Driftzonen des FETs 301 dar. In einem Rückwärtsbetriebsmodus des FETs 301 lassen sich freie Ladungsträger aus diesen Gebieten entfernen und eine Ladungskompensation der ersten und zweiten Halbleiterzonen erzielen, d. h. die Raumladung einer der ersten Zonen kann die Raumladung einer der zweiten Zonen elektrisch kompensieren. 6B shows a schematic plan view of a portion of a lateral FETs 301 with n-type semiconductor zones 305a ... 305c and p-type semiconductor zones 310a ... 310c , These semiconductor zones are along a lateral direction 315 consecutively in the sequence first semiconductor zone 305a , second semiconductor zone 310a , first semiconductor zone 305b , second semiconductor zone 310b , first semiconductor zone 305c and second semiconductor zone 310c arranged. The profile of the concentrations of the first and second dopant species within these semiconductor zones may coincide with any profiles from the above examples. The first semiconductor zones 305a ... 305c make drift zones of the FET 301 In a reverse operating mode of the FET 301 Free charge carriers can be removed from these areas and achieve charge compensation of the first and second semiconductor zones, ie, the space charge of one of the first zones can electrically compensate for the space charge of one of the second zones.

Der FET 301 enthält ebenso ein n+-Typ Drain 335 und ein p-Typ Bodygebiet 326. Die ersten und zweiten Halbleiterzonen 305a ... 305c, 310a ... 310c sind zwischen dem n+-Typ Drain 335 und dem p-Typ Bodygebiet 326 entlang der lateralen Richtung 316 angeordnet. Ein n+-Typ Sourcegebiet 327 ist innerhalb des p-Typ Bodygebiets 326 eingebettet und eine Gatestruktur 350 ist vorgesehen, um die Leitfähigkeit in einem Kanalgebiet zwischen dem n+-Typ Sourcegebiet 327 und den Driftzonen mittels Feldeffekt zu steuern. Der FET 301 kann ebenso zusätzliche Elemente wie Halbleitergebiete umfassen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.The FET 301 also contains an n + -type drain 335 and a p-type body area 326 , The first and second semiconductor zones 305a ... 305c . 310a ... 310c are between the n + -type drain 335 and the p-type body area 326 along the lateral direction 316 arranged. An n + type source area 327 is within the p-type body area 326 embedded and a gate structure 350 is provided to control the conductivity in a channel region between the n + -type source region 327 and control the drift zones by field effect. The FET 301 may also include additional elements such as semiconductor regions, which are not shown for reasons of clarity.

6C zeigt eine Querschnittsansicht des in 6B gezeigten FETs 301 an der Linie A-A'. Die ersten und zweiten Halbleiterzonen wie die erste Halbleiterzone 305c, die einen Teil der Driftzone bildet, das n+-Typ Drain 335, das p-Typ Bodygebiet 326 und das n+-Typ Sourcegebiet 327 sind innerhalb eines n-Typ Halbleiterkörperbereichs 300 ausgebildet. Die Gatestruktur 350, die ein Gatedielektrikum 352 und eine Gateelektrode 354 umfasst, ist auf dem p-Typ Bodygebiet 326 ausgebildet. Die Gatestruktur 350 ist vorgesehen, um die Leitfähigkeit eines lateralen Kanalgebiets 360 zwischen dem n+-Typ Sourcegebiet 327 und den Driftzonen wie der ersten Halbleiterzone 305c mittels Feldeffekt zu steuern. Der FET 301 kann ebenso zusätzliche Elemente wie Halbleitergebiete oder Kontaktstöpsel umfassen, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. 6C shows a cross-sectional view of the in 6B shown FETs 301 on the line A-A '. The first and second semiconductor zones as the first semiconductor zone 305c which forms part of the drift zone, the n + -type drain 335 , the p-type body area 326 and the n + -type source region 327 are within an n-type semiconductor body region 300 educated. The gate structure 350 that is a gate dielectric 352 and a gate electrode 354 includes is on the p-type body area 326 educated. The gate structure 350 is provided to control the conductivity of a lateral channel region 360 between the n + type source region 327 and the drift zones as the first semiconductor zone 305c to control by field effect. The FET 301 may also include additional elements such as semiconductor regions or contact plugs, which are not shown for clarity.

6D zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterkörperbereichs 400 einer Solarzelle 401 oder eines Strahlungsdetektors mit p-Typ Halbleiterzonen 405a ... 405e und n-Typ Halbleiterzonen 410a ... 410d. Dieser Halbleiterzonen sind entlang einer lateralen Richtung 415 aufeinander folgend angeordnet. Das Profil der Konzentrationen der ersten und zweiten Dotierstoffspezies innerhalb dieser Halbleiterzonen kann beliebigen der oben beschriebenen beispielhaften Profilen entsprechen. Die elektrisch aktive Dosis der vertikalen p- und n-Typ Gebiete kann sich um mehr als bei Kompensationsbauelementen unterscheiden, wobei die Differenz etwa einen Faktor 10 oder 5 oder 2 oder 50% oder 20% betragen kann. Die ersten Halbleiterzonen 405a ... 405e stellen Basiszonen (Driftzonen) einer Solarzelle 401 dar und die zweiten Halbleiterzonen 410a ... 410d stellen vergleichsweise niedrig dotierte Emitterzonen der Solarzelle 401 dar. Ein hochdotierter n+-Typ Emitter 470 ist an einer Vorderseite 430 des Halbleiterkörperbereichs 400 ausgebildet und ein p+-Typ Basiskontaktgebiet 471 ist an einer Rückseite 431 des Halbleiterkörperbereichs 400 ausgebildet. Ein lateraler Abstand d zwischen zwei benachbarten der ersten Halbleiterzonen 405a ... 405e kann innerhalb eines Bereichs von einigen Zehntel der Elektronen-Diffusionslänge bis mehrere Elektronen-Diffusionslängen innerhalb der ersten Halbleiterzonen 405a ... 405e betragen. 6D shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor body region 400 a solar cell 401 or a radiation detector with p-type semiconductor zones 405a ... 405e and n-type semiconductor zones 410a ... 410d , These semiconductor zones are along a lateral direction 415 arranged consecutively. The profile of the concentrations of the first and second dopant species within these semiconductor regions may correspond to any of the exemplary profiles described above. The electrically active dose of the vertical p- and n-type regions may differ more than compensation components, the difference being about a factor of 10 or 5 or 2 or 50% or 20%. The first semiconductor zones 405a ... 405e create base zones (drift zones) of a solar cell 401 and the second semiconductor zones 410a ... 410d represent comparatively low-doped emitter zones of the solar cell 401 dar. A highly doped n + -type emitter 470 is at a front 430 of the semiconductor body region 400 formed and a p + -type base contact area 471 is at a back 431 of the semiconductor body region 400 educated. A lateral distance d between two adjacent ones of the first semiconductor zones 405a ... 405e may be within a range of a few tenths of the electron diffusion length to a plurality of electron diffusion lengths within the first semiconductor regions 405a ... 405e be.

7 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform. 7 shows a simplified flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

Bei S100 werden erste Halbleiterzonen von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet, wobei die ersten Halbleiterzonen eine erste Dotierstoffspezies vom ersten Leitfähigkeitstyp sowie eine zweite Dotierstoffspezies von einem vom ersten Leitfähigkeitstyp verschiedenen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen.At S100, first semiconductor regions of a first conductivity type are formed, wherein the first semiconductor regions have a first dopant species of the first conductivity type and a second dopant species of a second conductivity type different from the first conductivity type.

Bei S200 werden zweite Halbleiterzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet, wobei die zweiten Halbleiterzonen die zweite Dotierstoffspezies enthalten. Die ersten und zweiten Halbleiterzonen sind alternierend und in Kontakt zueinander entlang einer lateralen Richtung, die sich parallel zu einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers erstreckt, angeordnet, wobei eine Gruppe aus ersten und zweiten Halbleiterzonen Driftzonen darstellt und ein Diffusionskoeffizient der zweiten Dotierstoffspezies wenigstens doppelt so groß wie der Diffusionskoeffizient der ersten Dotierstoffspezies gewählt ist. Das Ausbilden der ersten und zweiten Halbleiterzonen kann gemeinsam erfolgen und das Ausbilden der ersten Halbleiterzonen umfasst ein Ausbilden eines Konzentrationsprofils der ersten Dotierstoffspezies entlang einer vertikalen Richtung senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers durch Ionenimplantation derart, dass es wenigstens zwei Maxima enthält.At S200, second semiconductor regions of the second conductivity type are formed, wherein the second semiconductor regions contain the second dopant species. The first and second semiconductor zones are arranged alternately and in contact with each other along a lateral direction extending parallel to a surface of a semiconductor body, wherein a group of first and second semiconductor zones represents drift zones and a diffusion coefficient of the second dopant species is at least twice as large Diffusion coefficient of the first dopant species is selected. Forming the first and second semiconductor regions may be made common, and forming the first semiconductor regions comprises forming a concentration profile of the first dopant species along a vertical direction perpendicular to the surface of the semiconductor body by ion implantation to include at least two maxima.

Die schematischen Querschnittsansichten von 8A bis 8E zeigen ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit Halbleiterkompensationszonen.The schematic cross-sectional views of 8A to 8E show an exemplary method for manufacturing a semiconductor device with semiconductor compensation zones.

In der schematischen Querschnittsansicht von 8A ist ein Halbleitersubstrat 850 mit einer darauf ausgebildeten epitaktischen Schicht 855 gezeigt. Eine Dicke der epitaktischen Schicht 855 kann beispielsweise in einem Bereich von 3 μm bis 15 μm liegen.In the schematic cross-sectional view of 8A is a semiconductor substrate 850 with an epitaxial layer formed thereon 855 shown. A thickness of the epitaxial layer 855 may for example be in a range of 3 microns to 15 microns.

In der schematischen Querschnittsansicht von 8B wird eine erste Dotierstoffspezies von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Dotierstoffspezies von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist, in die epitaktische Schicht 855 implantiert. Materialien der ersten und zweiten Dotierstoffspezies umfassen P und In, Ga und P, B und Sb, In und Sb, Ga und Sb, B und As, In und As, Ga und As. Die Materialien der ersten und zweiten Dotierstoffspezies können derart gewählt sein, dass sich deren Diffusionskoeffizient im Hinblick auf das Grundmaterial, z. B. Silizium, um wenigstens einen Faktor von 2 unterscheidet. Im Hinblick auf Silizium als Grundmaterial stellen somit etwa B und P keine geeigneten Materialien für die erste und zweite Dotierstoffspezies dar.In the schematic cross-sectional view of 8B For example, a first dopant species of a first conductivity type and a second dopant species of a second conductivity type other than the first conductivity type are introduced into the epitaxial layer 855 implanted. Materials of the first and second dopant species include P and In, Ga and P, B and Sb, In and Sb, Ga and Sb, B and As, In and As, Ga and As. The materials of the first and second dopant species may be selected such that their diffusion coefficient with respect to the base material, e.g. As silicon, differs by at least a factor of 2. Thus, with respect to silicon as the base material, approximately B and P are not suitable materials for the first and second dopant species.

Die Dotierstoffspezies können in die epitaktische Schicht 855 mit einer oder mehreren Implantationsdosen und mit einer oder mehreren Implantationsenergien implantiert werden. Der Prozess des Ausbildens der epitaktischen Schicht 855 sowie das Implantieren von Dotierstoffen in die epitaktische Schicht 855 kann wiederholt werden, um eine Mehrzahl dotierter epitaktischer Halbleiterschichten auf dem Halbleitersubstrat 850 auszubilden. Auf diese Weise kann eine Dicke der Driftzone bis in einen Bereich von 10 μm bis einige 100 μm ansteigen. Das Dotieren einiger der epitaktischen Schichten 855 mit einer Spezies oder beiden Spezies aus erster und zweiter Dotierstoffspezies kann ebenso in-situ erfolgen, d. h. während der Herstellung der epitaktischen Schicht 855. In diesem Fall kann die Dicke der epitaktischen Halbleiterschicht innerhalb eines Bereichs von 10 μm bis einige 100 μm liegen. Falls eine Mehrzahl von epitaktischen Halbleiterschichten ausgebildet wird, kann eine beliebige Kombination undotierter, d. h. intrinsischer epitaktischer Schichten, in-situ dotierter epitaktischer Schichten und mittels Implantation von Dotierstoffspezies dotierter epitaktischer Schichten kombiniert werden, sofern der finale Schichtstapel, der die Driftzone ausbildet, die erste Dotierstoffspezies und die zweite Dotierstoffspezies umfasst, und wenigstens ein Teil dieser Schichten durch Implantation von Dotierstoffspezies dotiert ist. Eine Gesamtmenge der ersten Dotierstoffspezies kann der Gesamtmenge der zweiten Dotierstoffspezies entsprechen. Hierdurch lässt sich eine präzise Ladungskompensation zwischen den ersten und zweiten Halbleiterzonen erzielen, indem diese Zonen auf Basis verschiedener Diffusionsprofile der ersten und zweiten Dotierstoffspezies definiert werden. Eine Implantationsdosis der ersten Dotierstoffspezies kann der Implantationsdosis der zweiten Dotierstoffspezies entsprechen. Diese Dosen können ebenso näherungsweise übereinstimmen und um weniger als 20% oder 10% oder 5% oder 3% oder 1% im Hinblick auf wenigstens eine dieser epitaktischen Schichten voneinander differieren. Beispielsweise kann eine Fertigungstoleranz im Hinblick auf die Durchbruchsspannung des resultierenden Bauelements durch Festlegen der Implantationsdosis der ersten und zweiten Dotierstoffspezies auf unterschiedliche Werte, z. B. die Werte der obigen Ausführungsformen, verbessert werden.The dopant species may enter the epitaxial layer 855 implanted with one or more implantation doses and with one or more implantation energies. The process of forming the epitaxial layer 855 and implanting dopants into the epitaxial layer 855 may be repeated to form a plurality of doped epitaxial semiconductor layers on the semiconductor substrate 850 train. In this way, a thickness of the drift zone can increase to within a range of 10 microns to several 100 microns. The doping of some of the epitaxial layers 855 with one species or both species of first and second dopant species may also be done in-situ, ie, during production of the epitaxial layer 855 , In this case, the thickness of the epitaxial semiconductor layer may be within a range of 10 μm to several 100 μm. If a plurality of epitaxial semiconductor layers are formed, any combination of undoped, ie, intrinsic epitaxial, in-situ doped epitaxial layers and epitaxial layer doped dopant species may be combined as long as the final layer stack forming the drift zone comprises the first dopant species and the second dopant species, and at least a portion of these layers are doped by implantation of dopant species. A total amount of the first dopant species may correspond to the total amount of the second dopant species. As a result, a precise charge compensation between the first and second semiconductor zones can be achieved by defining these zones on the basis of different diffusion profiles of the first and second dopant species. An implantation dose of the first dopant species may correspond to the implantation dose of the second dopant species. These doses may also approximate and differ by less than 20% or 10% or 5% or 3% or 1% with respect to at least one of these epitaxial layers. For example, a manufacturing tolerance with respect to the breakdown voltage of the resulting device may be set by setting the implantation dose of the first and second dopant species to different values, e.g. For example, the values of the above embodiments can be improved.

Gemäß einem weiteren Beispiel wird ein Halbleitersubstrat, das die ersten und zweiten Dotierstoffspezies enthält, verwendet. Somit ist der Prozess des Implantierens von Dotierstoffen wie in 8B gezeigt, nicht erforderlich. Eine Gesamtmenge der ersten Dotierstoffspezies kann der Gesamtmenge der zweiten Dotierstoffspezies entsprechen. Das Herstellungsverfahren kann mit den in 8C bis 8E gezeigten Prozessen fortgesetzt werden. Ein Beispiel eines dotierten Halbleitersubstrats ist eine mit den ersten und zweiten Dotierstoffspezies dotierte Halbleiterscheibe, z. B. dotiertes Float-Zone(FZ)- oder Czochralski(CZ)- oder magnetisches Czochralski(MCZ)-Siliziumkristallmaterial. Wird der Herstellungsprozess zur Fertigung von Solarzellen oder Detektoren angewandt, können beispielsweise dotierte Halbleiterscheiben verwendet werden. Im Falle von Solarzellen und Strahlungsdetektoren diffundieren durch Lichtabsorption generierte Ladungsträger eine bestimmte Strecke, um zu einem Ladungs-trennenden Übergang wie einem pn-Übergang zu gelangen. Ist diese Strecke kürzer als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger, so können diese Träger zum Fotostrom beitragen und erhöhen die Quanteneffizienz. Obige Struktur mit dem ersten und zweiten Halbleiterzonen kann für derartige Bauelemente mit vertikalen pn-Übergängen von Vorteil sein. Beispielsweise kann ein lateraler Abstand zwischen zwei benachbarten ersten und/oder zweiten Halbleiterzonen innerhalb eines Bereichs einiger Zehntel der Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge bis mehrere Minoritätsladungsträger-Diffusionslängen der entsprechenden ersten und/oder zweiten Halbleiterzonen liegen.As another example, a semiconductor substrate containing the first and second dopant species is used. Thus, the process of implanting dopants is as in 8B shown, not required. A total amount of the first dopant species may correspond to the total amount of the second dopant species. The manufacturing process can with the in 8C to 8E processes are continued. An example of a doped semiconductor substrate is a semiconductor wafer doped with the first and second dopant species, e.g. Doped float zone (FZ) or Czochralski (CZ) or magnetic Czochralski (MCZ) silicon crystal material. When the manufacturing process for manufacturing solar cells or detectors is used, for example, doped semiconductor wafers can be used. In the case of solar cells and radiation detectors, charge carriers generated by light absorption diffuse a certain distance to arrive at a charge-separating junction such as a pn junction. If this distance is shorter than the diffusion length of the minority carriers, these carriers can contribute to the photocurrent and increase the quantum efficiency. The above structure with the first and second semiconductor zones may be advantageous for such devices with vertical pn junctions. For example, a lateral distance between two adjacent first and / or second semiconductor zones may be within a range of a few tenths of the minority carrier diffusion length to a plurality of minority carrier diffusion lengths of the corresponding first and / or second semiconductor zones.

Es kann eine thermische Erhitzung erfolgen, um die implantierte Dotierstoffspezies zu diffundieren. Hierdurch kann die Verteilung der implantierten Dotierstoffspezies entlang einer vertikalen Richtung senkrecht zu einer Vorderseite eingeebnet werden. Vor der thermischen Erhitzung kann eine Abdeckungsschicht wie eine SiO2-Schicht zur Bedeckung der Vorderseite ausgebildet werden. Diese Abdeckungsschicht, welche eine Ausdiffusion der implantierten Dotierstoffspezies während der thermischen Erhitzung verhindert, kann in einem späteren Prozess entfernt werden. Vor der thermischen Erhitzung kann ein vertikales Konzentrationsprofil wie ein vertikales Implantationsprofil der Dotierstoffspezies aus erster und zweiter Dotierstoffspezies, die eine stärkere Diffusion aufweist, ein absolutes Maximum an einer Rückseite und/oder der Vorderseite aufweisen als auch ein oder mehrere lokale Maxima zwischen der Vorderseite und der Rückseite. Hierdurch kann einer erhöhten Diffusion aus der Siliziumscheibe in das Substrat in Bezug auf die schneller diffundierende Dotierstoffspezies entgegengewirkt werden. Thermal heating may be used to diffuse the implanted dopant species. Thereby, the distribution of the implanted dopant species can be flattened along a vertical direction perpendicular to a front side. Before the thermal heating, a cap layer such as an SiO 2 layer may be formed to cover the front side. This cover layer, which prevents outdiffusion of the implanted dopant species during thermal heating, may be removed in a later process. Prior to thermal heating, a vertical concentration profile such as a vertical implant profile of the dopant species of first and second dopant species having more diffusion may have an absolute maximum at a back side and / or the front side as well as one or more local maxima between the front side and the front side Back. This can counteract increased diffusion from the silicon wafer into the substrate with respect to the faster diffusing dopant species.

In der schematischen Querschnittsansicht von 8C wird ein Graben 860 innerhalb der epitaktischen Schicht 855 ausgebildet. Der Graben 860 kann beispielsweise durch einen Ätzprozess ausgebildet werden. In dem in 8C gezeigten Beispiel ist eine Unterseite des Grabens 860 oberhalb einer Oberseite des Halbleitersubstrats 850 positioniert. Gemäß einem anderen Beispiel kann sich der Graben 860 in das Halbleitersubstrat 850 erstrecken oder auch an einer Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht 855 und dem Halbleitersubstrat 850 enden.In the schematic cross-sectional view of 8C becomes a ditch 860 within the epitaxial layer 855 educated. The ditch 860 can be formed for example by an etching process. In the in 8C The example shown is a bottom of the trench 860 above an upper surface of the semiconductor substrate 850 positioned. As another example, the trench may become 860 in the semiconductor substrate 850 extend or even at an interface between the epitaxial layer 855 and the semiconductor substrate 850 end up.

In der schematischen Querschnittsansicht von 8D wird der Graben mit einem Füllmaterial 865 gefüllt, das wenigstens ein Halbleitermaterial umfasst. Beispielsweise kann der Graben 860 durch laterale Epitaxie gefüllt werden, d. h. durch Ausbilden von epitaktischen Schichten an Seitenwänden des Grabens 860. Die epitaktischen Schichten können als intrinsische Schichten wie intrinsische Si-Schichten ausgebildet werden. Gemäß einem weiteren Beispiel können die epitaktischen Schichten in-situ dotiert werden. In letzterem Falle kann eine Dotierstoffkonzentration innerhalb der in-situ dotierten epitaktischen Schichten kleiner sein als die Konzentration der ersten und zweiten Dotierstoffspezies. Nach dem Füllen des Grabens 860 kann eine Planarisierung und/oder Ausbildung einer Deckschicht wie einer SiO2-Schicht auf der Vorderseite erfolgen.In the schematic cross-sectional view of 8D becomes the trench with a filler 865 filled, which comprises at least one semiconductor material. For example, the trench 860 are filled by lateral epitaxy, ie by forming epitaxial layers on sidewalls of the trench 860 , The epitaxial layers may be formed as intrinsic layers such as intrinsic Si layers. As another example, the epitaxial layers may be doped in-situ. In the latter case, a dopant concentration within the in-situ doped epitaxial layers may be smaller than the concentration of the first and second dopant species. After filling the trench 860 For example, a planarization and / or formation of a cover layer such as a SiO 2 layer on the front side can take place.

In der schematischen Querschnittsansicht von 8E werden die ersten und zweiten Dotierstoffspezies durch thermische Behandlung wie Erhitzung in ein Volumen des gefüllten Graben 860 diffundiert. Aufgrund der verschiedenen Diffusionskoeffizienten der ersten und zweiten Dotierstoffspezies, die einen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyp aufweisen, werden erste Zonen 805a, 805b und eine zweite Zone 810 von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp ausgebildet, da die Spezies mit dem größeren Diffusionskoeffizient den Leitfähigkeitstyp innerhalb des Volumens des gefüllten Grabens 860 bestimmt. Angenommen, dass der Diffusionskoeffizient der zweiten Dotierstoffspezies wenigstens doppelt so groß ist wie der Diffusionskoeffizient der ersten Dotierstoffspezies, entspricht ein Leitfähigkeitstyp der ersten Zonen 805a, 805b dem Leitfähigkeitstyp der ersten Dotierstoffspezies und der Leitfähigkeitstyp der zweiten Zone 810 entspricht dem Leitfähigkeitstyp der zweiten Dotierstoffspezies. Beispiele für Profile der ersten und zweiten Dotierstoffspezies entlang einer lateralen und vertikalen Richtung innerhalb der ersten und zweiten Halbleiterzonen finden sich in der obigen 1 bis 5B.In the schematic cross-sectional view of 8E For example, the first and second dopant species are heated by thermal treatment such as heating into a volume of the filled trench 860 diffused. Due to the different diffusion coefficients of the first and second dopant species, which have a different conductivity type, first zones become 805a . 805b and a second zone 810 of different conductivity type, because the species with the larger diffusion coefficient is the conductivity type within the volume of the filled trench 860 certainly. Assuming that the diffusion coefficient of the second dopant species is at least twice as large as the diffusion coefficient of the first dopant species, one conductivity type corresponds to the first zones 805a . 805b the conductivity type of the first dopant species and the conductivity type of the second zone 810 corresponds to the conductivity type of the second dopant species. Examples of profiles of the first and second dopant species along a lateral and vertical direction within the first and second semiconductor regions can be found in the above 1 to 5B ,

Aufgrund der verschiedenen Diffusionskoeffizienten der ersten und zweiten Dotierstoffspezies kann eine Halbleiterstruktur mit einer Abfolge von p-Typ und n-Typ Halbleitergebieten wie Streifen oder Säulen ausgebildet werden. Ungeachtet des eingesetzten thermischen Budgets lässt sich eine vorteilhafte Ladungskompensation dieser n- und p-Typ Gebiete erzielen, da die eine Spezies aus erster und zweiter Dotierstoffspezies, die den größeren Diffusionskoeffizienten aufweist, teilweise die Dotierung der anderen Spezies mit dem niedrigeren Diffusionskoeffizienten in einem ersten Bereich, dessen Leitfähigkeit durch die andere Spezies definiert ist, kompensiert, wohingegen die eine Dotierstoffspezies den Leitfähigkeitstyp und die Abmessungen in einem zweiten Bereich, der an den ersten Bereich angrenzt, bestimmt. Dies bedeutet, dass der Zustand der Ladungskompensation, die vor der Ätzung und vor der lateralen Ausdiffusion in dem gefüllten Graben vorlag, näherungsweise unverändert bleibt, da die schneller diffundierende Dotierstoffspezies, die im ersten Bereich verbleibt, teilweise die langsamer diffundierende Dotierstoffspezies kompensiert, so dass diese Differenz, welche der elektrisch aktiven Dotierstoffdosis im ersten Bereich gleich kommt, der Differenzmenge der schneller und langsamer diffundierenden Dotierstoffspezies und folglich der elektrisch aktiven Dosis im zweiten Bereich entspricht.Due to the different diffusion coefficients of the first and second dopant species, a semiconductor structure having a sequence of p-type and n-type semiconductor regions such as stripes or columns can be formed. Regardless of the thermal budget employed, advantageous charge compensation of these n- and p-type regions can be achieved since the one species of first and second dopant species having the larger diffusion coefficient partially dopes the other species with the lower diffusion coefficient in a first region , whose conductivity is defined by the other species, compensates, whereas the one dopant species determines the conductivity type and dimensions in a second region adjacent to the first region. This means that the state of charge compensation that existed before the etch and before the lateral outdiffusion in the filled trench remains approximately unchanged since the faster diffusing dopant species remaining in the first region partially compensates for the slower diffusing dopant species, so that it Difference, which is equal to the electrically active dopant dose in the first region, the difference amount of the faster and slower diffusing Dotierstoffspezies and consequently the electrically active dose in the second region corresponds.

Ein Wert der resultierenden Dotierstoffkonzentration in den die Strompfadgebiete während des Betriebs bestimmenden Bereichen wie der Driftzonen kann durch die Abmessungen wie Breite und Form der ersten Bereiche als auch die Abmessungen wie Breite und Form der zweiten Bereiche, die Implantationsdosen und Art von Dotierstoffspezies, Temperatur und Dauer der Diffusionsprozesse für die erste und zweite Dotierstoffspezies festgelegt werden. Vor der Diffusion der ersten und zweiten Dotierstoffspezies können die zweiten Bereiche als intrinsische Gebiete innerhalb der Gräben ausgebildet worden sein. So lassen sich Kompensationszonen mit höheren Dotierstoffniveaus verglichen mit Kompensationszonen existierender Elemente wie etwa Dotierstoffniveaus von mehr als 1016 cm–3, mehr als einige 1016 cm–3 oder auch mehr 1017 cm–3 erzielen.A value of the resulting dopant concentration in the regions defining the current path areas during operation, such as the drift regions, may be determined by the dimensions, such as width and shape of the first regions, and dimensions such as width and shape of the second regions, implantation doses and type of dopant species, temperature and duration the diffusion processes for the first and second dopant species are determined. Prior to diffusion of the first and second dopant species, the second regions may be formed as intrinsic regions within the trenches. Thus, compensation zones with higher dopant levels can be achieved compared to compensation zones of existing elements, such as dopant levels of more than 10 16 cm -3 , more than a few 10 16 cm -3 or even more 10 17 cm -3 .

Zudem kann eine vertikale Schwankung in den Dotierstoffniveaus kleiner gehalten werden als in bestehenden vergleichbaren Bauelementen und die vertikalen pn-Übergänge können eine vernachlässigbare Krümmung aufweisen, wodurch geringe Ron-Werte für eine gegebene Durchbruchsspannung des Bauelements ermöglicht werden. Die vertikalen Schwankungen in den Dotierstoffniveaus können wesentlich kleiner gehalten werden als in bestehenden vergleichbaren Bauelementen, vorausgesetzt, dass die Differenz der in 5A gezeigten Maxima und Minima durch eine geeignete Auswahl an Hochtemperaturprozessen minimiert wird. Die Herstellungskosten der vorgeschlagenen Bauelemente können gering gehalten werden, da ein einzelner Lithografieprozess zur Herstellung einer Driftzone mit einer Ladungskompensationsstruktur ausreichen kann. Darüber hinaus ist der Grad einer Ladungskompensation unabhängig von lithografischem Versatz.In addition, a vertical variation in dopant levels may be kept smaller than in existing comparable devices, and the vertical pn junctions may have negligible curvature, allowing for low R on values for a given breakdown voltage of the device. The vertical variations in dopant levels can be kept substantially smaller than in existing comparable devices, provided that the difference in the 5A maxima and minima are minimized by a suitable selection of high-temperature processes. The manufacturing costs of the proposed devices can be kept low, since a single lithography process for producing a drift zone with a charge compensation structure can be sufficient. In addition, the degree of charge compensation is independent of lithographic offset.

Es können weitere Prozesse wie das Ausbilden von Body, Source und Drain sowie eine gesteuerte Dünnung eines Substrats wie einer Scheibe von einer Rückseite aus folgen, um das gewünschte Halbleiterbauelement fertig zu stellen. Beispiele für ein mit obigem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement umfasst MOSFETs, Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBTs), SCRs, Dioden, Solarzellen und Strahlungsdetektoren mit pn-Übergang.Other processes such as body, source, and drain formation, as well as controlled thinning of a substrate, such as a wafer, may be followed from a backside to complete the desired semiconductor device. Examples of a semiconductor device fabricated by the above method include MOSFETs, Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs), SCRs, diodes, solar cells and pn-junction radiation detectors.

Die die Kompensationsstruktur ausbildenden ersten und/oder zweiten Halbleiterzonen können streifenförmig, säulenartig, ringförmig, hexagonal, oktagonal sein oder auch aus deren komplementären Strukturen bestehen. Werden Streifen für die Form der Kompensationsstruktur verwendet, so kann eine Breite der Gräben einen Abstand zwischen den Gräben innerhalb eines Bereichs von 100 nm bis 10 μm betragen oder auch zwischen 200 nm und 3 μm.The first and / or second semiconductor zones forming the compensation structure can be strip-shaped, columnar, annular, hexagonal, octagonal, or else consist of their complementary structures. When strips are used for the shape of the compensation structure, a width of the trenches may be a distance between the trenches within a range of 100 nm to 10 μm, or between 200 nm and 3 μm.

Im Bereich eines Randabschlusses des Bauelements kann ein Abstand und/oder eine Breite der Gräben variiert werden, um die effektive Dotierstoffkonzentration in diesem Gebiet zu erniedrigen, z. B. durch Erhöhen der Breite oder durch Auslassen einiger dieser Gräben. Zusätzlich oder alternativ können herkömmliche Randabschlussstrukturen wie Feldplatten und/oder Feldringe zum Einsatz kommen.In the region of an edge termination of the device, a spacing and / or a width of the trenches may be varied in order to lower the effective dopant concentration in this region, e.g. By increasing the width or by skipping some of these trenches. Additionally or alternatively, conventional edge termination structures such as field plates and / or field rings can be used.

In der schematischen Querschnittsansicht von 9 ist in Zusammenhang mit den 8A8E ein weiteres Beispiel zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gezeigt. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem in den 8A bis 8E gezeigten Verfahren durch die zusätzliche Ausbildung einer Diffusionsbarriere 970 innerhalb des Grabens 960 und entlang der Seitenwände des Grabens, und zwar vor dem Füllen des Grabens 960 mit einem Füllmaterial 965. Ein Material der Diffusionsbarriere 970 kann derart gewählt werden, dass es die Diffusion einer der ersten und zweiten Dotierstoffspezies aus den ersten Zonen 905a, 905b in die zweiten Zonen 910 hindert. Beispielsweise behindert eine Diffusionsbarriere mit Schichten aus SiO2 und Si3N4 die Diffusion von P als erste Dotierstoffspezies. Als zweite Dotierstoffspezies, deren Diffusion nicht durch die Diffusionsbarriere behindert wird, kann beispielsweise Ga gewählt werden.In the schematic cross-sectional view of 9 is related to the 8A - 8E shows another example of manufacturing a semiconductor device. This procedure differs from that in the 8A to 8E shown method by the additional formation of a diffusion barrier 970 within the trench 960 and along the sidewalls of the trench, prior to filling the trench 960 with a filling material 965 , A material of the diffusion barrier 970 can be chosen such that it allows the diffusion of one of the first and second dopant species from the first zones 905a . 905b in the second zones 910 prevents. For example, a diffusion barrier with layers of SiO 2 and Si 3 N 4 hinders the diffusion of P as the first dopant species. As a second dopant species whose diffusion is not hindered by the diffusion barrier, Ga may be chosen, for example.

Claims (25)

Eine Halbleitervorrichtung, umfassend: erste Halbleiterzonen (105a, 105b) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, die eine erste Dotierstoffspezies vom ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Dotierstoffspezies von einem vom ersten Leitfähigkeitstyp verschiedenen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen; zweite Halbleiterzonen (110a, 110b) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche die zweite Dotierstoffspezies aufweisen, wobei die ersten und zweiten Halbleiterzonen abwechselnd und aneinander angrenzend entlang einer lateralen Richtung (115) parallel zu einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers (100) positioniert verlaufen; wobei eine Gruppe aus den ersten (105a, 105b) und zweiten (110a, 110b) Halbleiterzonen Driftzonen sind und ein Diffusionskoeffizient der zweiten Dotierstoffspezies wenigstens doppelt so groß ist wie der Diffusionskoeffizient der ersten Dotierstoffspezies; und ein Konzentrationsprofil der ersten Dotierstoffspezies entlang einer vertikalen Richtung (116) senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers (100) wenigstens zwei Maxima aufweist.A semiconductor device comprising: first semiconductor regions ( 105a . 105b ) of a first conductivity type having a first dopant species of the first conductivity type and a second dopant species of a second conductivity type different from the first conductivity type; second semiconductor zones ( 110a . 110b ) of the second conductivity type having the second dopant species, the first and second semiconductor regions alternately and adjacent to each other along a lateral direction (FIG. 115 ) parallel to a surface of a semiconductor body ( 100 ) are positioned; where a group of the first ( 105a . 105b ) and second ( 110a . 110b ) Are semiconductor zones drift zones and a diffusion coefficient of the second dopant species is at least twice as large as the diffusion coefficient of the first dopant species; and a concentration profile of the first dopant species along a vertical direction ( 116 ) perpendicular to the surface of the semiconductor body ( 100 ) has at least two maxima. Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten (205a, 205b) und zweiten (210a) Halbleiterzonen zwischen einer einen Body (226) und eine Source (227) umfassenden Halbleiterstruktur (225) an einer ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers (200) und einem Drain (235) an einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers (200) angeordnet sind.The semiconductor device of claim 1, wherein the first ( 205a . 205b ) and second ( 210a ) Semiconductor zones between a body ( 226 ) and a source ( 227 ) semiconductor structure ( 225 ) on a first surface of the semiconductor body ( 200 ) and a drain ( 235 ) on a first surface opposite the second surface of the semiconductor body ( 200 ) are arranged. Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, zusätzlich umfassend ein Halbleitergebiet (240), das zwischen dem Drain (235) und jeder der ersten (205a, 205b) und zweiten (210a) Halbleiterzonen angeordnet ist, wobei der Leitfähigkeitstyp des Halbleitergebiets (240) dem Leitfähigkeitstyp des Drains (235) entspricht.The semiconductor device according to claim 2, additionally comprising a semiconductor region ( 240 ), which is between the drain ( 235 ) and each of the first ( 205a . 205b ) and second ( 210a ) Semiconductor regions, wherein the conductivity type of the semiconductor region ( 240 ) the conductivity type of the drain ( 235 ) corresponds. Die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Maximum eines Konzentrationsprofils von Dotierstoffen jeweils der ersten und zweiten Dotierstoffspezies entlang der lateralen Richtung (115) in der Mitte der ersten Halbleiterzonen (105a, 105b) liegt und einen selben lateralen Abstand zu den benachbarten zweiten Halbleiterzonen (110a, 110b) aufweist.The semiconductor device according to one of the preceding claims, wherein a maximum of Concentration profile of dopants of each of the first and second dopant species along the lateral direction ( 115 ) in the middle of the first semiconductor zones ( 105a . 105b ) and a same lateral distance to the adjacent second semiconductor zones ( 110a . 110b ) having. Die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Konzentrationsprofil der Dotierstoffe der jeweils ersten und zweiten Spezies an einem Übergang zwischen den ersten (105a, 105b) und zweiten (110a, 110b) Halbleiterzonen entlang der lateralen Richtung (115) von den ersten zu den zweiten Halbleiterzonen abnimmt.The semiconductor device according to one of the preceding claims, wherein a concentration profile of the dopants of the respective first and second species at a transition between the first ( 105a . 105b ) and second ( 110a . 110b ) Semiconductor zones along the lateral direction ( 115 ) decreases from the first to the second semiconductor regions. Die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten (105a, 105b) Halbleiterzonen und die zweiten (110a, 110b) Halbleiterzonen einander um wenigstens 80% elektrisch kompensieren.The semiconductor device according to one of the preceding claims, wherein the first ( 105a . 105b ) Semiconductor zones and the second ( 110a . 110b ) Semiconductor zones compensate each other by at least 80% electrically. Die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Materialien für die erste und zweite Dotierstoffspezies ausgewählt sind aus P und In, Ga und P, B und Sb, In und Sb, Ga und Sb, B und As, In und As, oder Ga und As.The semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein materials for the first and second dopant species are selected from P and In, Ga and P, B and Sb, In and Sb, Ga and Sb, B and As, In and As, or Ga and As. Die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die eine Gruppe aus den ersten (105a, 105b) und zweiten (110a, 110b) Halbleiterzonen wenigstens eine epitaktische Halbleiterschicht auf einem Halbleitersubstrat umfasst.The semiconductor device according to one of the preceding claims, wherein the one group of the first ( 105a . 105b ) and second ( 110a . 110b ) Semiconductor zones comprises at least one epitaxial semiconductor layer on a semiconductor substrate. Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei jede Zone aus der anderen Gruppe der ersten (105a, 105b) und zweiten (110a, 110b) Halbleiterzonen innerhalb eines Grabens (860) angeordnet ist und der Graben (860) innerhalb des Halbleiterkörpers ausgebildet ist.The semiconductor device of claim 5, wherein each zone is from the other group of the first ( 105a . 105b ) and second ( 110a . 110b ) Semiconductor zones within a trench ( 860 ) and the trench ( 860 ) is formed within the semiconductor body. Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die innerhalb der Gräben (860) angeordneten Zonen (810) epitaktische Halbleiterschichten umfassen, die an Seitenwänden der Gräben (860) ausgebildet sind, wobei die epitaktischen Halbleiterschichten in Kontakt zueinander stehen.The semiconductor device of claim 6, wherein the inside of the trenches ( 860 ) ( 810 ) comprise epitaxial semiconductor layers which are provided on sidewalls of the trenches ( 860 ) are formed, wherein the epitaxial semiconductor layers are in contact with each other. Die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl von Maxima im Konzentrationsprofil der ersten Dotierstoffspezies entlang der vertikalen Richtung (116) senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers (100) der Anzahl von Maxima im Konzentrationsprofil der zweiten Dotierstoffspezies entlang der vertikalen Richtung (116) entspricht.The semiconductor device according to one of the preceding claims, wherein a number of maxima in the concentration profile of the first dopant species along the vertical direction (FIG. 116 ) perpendicular to the surface of the semiconductor body ( 100 ) of the number of maxima in the concentration profile of the second dopant species along the vertical direction ( 116 ) corresponds. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Anzahl von Maxima im Konzentrationsprofil der ersten Dotierstoffspezies entlang der vertikalen Richtung (116) senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers (100) größer ist als die Anzahl von Maxima im Konzentrationsprofil der zweiten Dotierstoffspezies entlang der vertikalen Richtung (116).The semiconductor device according to any one of claims 1 to 11, wherein a number of maxima in the concentration profile of the first dopant species along the vertical direction (FIG. 116 ) perpendicular to the surface of the semiconductor body ( 100 ) is greater than the number of maxima in the concentration profile of the second dopant species along the vertical direction ( 116 ). Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Ausbilden erster Halbleiterzonen (805a, 805b) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, die eine erste Dotierstoffspezies vom ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Dotierstoffspezies von einem vom ersten Leitfähigkeitstyp verschiedenen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen; Ausbilden zweiter Halbleiterzonen (810) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche die zweite Dotierstoffspezies aufweisen, wobei die ersten und zweiten Halbleiterzonen abwechselnd und aneinander angrenzend entlang einer lateralen Richtung (115) parallel zu einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers positioniert verlaufen; wobei eine Gruppe aus den die ersten (805a, 805b) und zweiten (810) Halbleiterzonen Driftzonen sind und ein Diffusionskoeffizient der zweiten Dotierstoffspezies wenigstens doppelt so groß ist wie der Diffusionskoeffizient der ersten Dotierstoffspezies; und das Ausbilden der ersten Halbleiterzonen (805a, 805b) ein Ausbilden eines Konzentrationsprofils der ersten Dotierstoffspezies entlang einer vertikalen Richtung senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers mittels Ionenimplantation dergestalt umfasst, dass das Konzentrationsprofil wenigstens zwei Maxima aufweist.A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming first semiconductor regions ( 805a . 805b ) of a first conductivity type having a first dopant species of the first conductivity type and a second dopant species of a second conductivity type different from the first conductivity type; Forming second semiconductor zones ( 810 ) of the second conductivity type having the second dopant species, the first and second semiconductor regions alternately and adjacent to each other along a lateral direction (FIG. 115 ) are positioned parallel to a surface of a semiconductor body; where a group of the first ( 805a . 805b ) and second ( 810 ) Are semiconductor zones drift zones and a diffusion coefficient of the second dopant species is at least twice as large as the diffusion coefficient of the first dopant species; and forming the first semiconductor regions ( 805a . 805b ) comprises forming a concentration profile of the first dopant species along a vertical direction perpendicular to the surface of the semiconductor body by means of ion implantation such that the concentration profile has at least two maxima. Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ausbilden der ersten (805a, 805b) und zweiten (810) Halbleiterzonen umfasst: Ausbilden wenigstens einer epitaktischen Halbleiterschicht (855) auf einem Halbleitersubstrat (850); Implantieren der ersten Dotierstoffspezies in die wenigstens eine epitaktische Halbleiterschicht (855) unter Verwendung von wenigstens zwei verschiedenen Implantationsenergien; Ausbilden von Gräben (860) in der wenigstens einen epitaktischen Halbleiterschicht (855); Füllen der Gräben mit einem Füllmaterial (865), das wenigstens ein Halbleitermaterial umfasst; Erhitzen der wenigstens einen epitaktischen Halbleiterschicht (855), um die zweite Dotierstoffspezies in das Halbleitermaterial innerhalb der Gräben (860) zu diffundieren.The method of claim 13, wherein forming the first ( 805a . 805b ) and second ( 810 ) Semiconductor zones comprises: forming at least one epitaxial semiconductor layer ( 855 ) on a semiconductor substrate ( 850 ); Implanting the first dopant species into the at least one epitaxial semiconductor layer ( 855 ) using at least two different implantation energies; Forming trenches ( 860 ) in the at least one epitaxial semiconductor layer ( 855 ); Filling the trenches with a filling material ( 865 ) comprising at least one semiconductor material; Heating the at least one epitaxial semiconductor layer ( 855 ) to the second dopant species in the semiconductor material within the trenches ( 860 ) to diffuse. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Ausbilden der ersten (805a, 805b) und zweiten (810) Halbleiterzonen ein Implantieren der ersten und zweiten Dotierstoffspezies umfasst.The method of claim 13 or 14, wherein forming the first ( 805a . 805b ) and second ( 810 ) Semiconductor regions comprises implanting the first and second dopant species. Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Implantation von wenigstens einer Gruppe aus den ersten und zweiten Dotierstoffspezies mit mehreren Implantationsenergien erfolgt.The method of claim 15, wherein the implantation of at least one group of the first and second dopant species is performed with multiple implantation energies. Das Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Implantation von wenigstens einer Gruppe aus ersten und zweiten Dotierstoffspezies mit mehreren Implantationsdosen erfolgt. The method of claim 15 or 16, wherein the implantation of at least one group of first and second dopant species is performed with multiple implantation doses. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei eine Mehrzahl epitaktischer Schichten ausgebildet wird und eine Dicke jeder der Mehrzahl epitaktischer Schichten zwischen 3 μm und 15 μm eingestellt wird.The method of any one of claims 15 to 17, wherein a plurality of epitaxial layers are formed and a thickness of each of the plurality of epitaxial layers is set between 3 μm and 15 μm. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Füllen der Gräben (860) mit einem Füllmaterial ein Ausbilden einer epitaktischen Halbleiterschicht an Seitenwänden der Gräben (860) umfasst.The method of any one of claims 15 to 18, wherein filling the trenches ( 860 ) with a filling material, forming an epitaxial semiconductor layer on sidewalls of the trenches (US Pat. 860 ). Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, zusätzlich umfassend Ausbilden einer Halbleiterstruktur (225) mit einem Body (226) und einer Source (227) an einer ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers (200); Ausbilden eines Drains (235) an einer zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers (200) gegenüber der ersten Oberfläche; und wobei die ersten und zweiten Halbleiterzonen zwischen der Halbleiterstruktur (225) und dem Drain (235) angeordnet sind.The method according to one of claims 13 to 19, additionally comprising forming a semiconductor structure ( 225 ) with a body ( 226 ) and a source ( 227 ) on a first surface of the semiconductor body ( 200 ); Forming a drain ( 235 ) on a second surface of the semiconductor body ( 200 ) opposite the first surface; and wherein the first and second semiconductor zones between the semiconductor structure ( 225 ) and the drain ( 235 ) are arranged. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei die erste und zweite Dotierstoffspezies über eine gesamte Oberfläche (230) des von den ersten (205a, 205b) und zweiten (210a) Halbleiterzonen definierten Halbleiterkörpergebiets (200) implantiert werden.The method of any one of claims 13 to 20, wherein the first and second dopant species are over an entire surface ( 230 ) of the first ( 205a . 205b ) and second ( 210a ) Semiconductor zones of defined semiconductor body region ( 200 ) are implanted. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei eine gesamte Implantationsdosis der ersten und zweiten Dotierstoffspezies sich um wenigstens 20% bezüglich des Halbleiterkörpers unterscheidet.The method of any of claims 13 to 21, wherein a total implantation dose of the first and second dopant species differ by at least 20% with respect to the semiconductor body. Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Ausbilden der ersten und zweiten Halbleiterzonen umfasst: Ausbilden einer Mehrzahl von epitaktischen Halbleiterschichten auf einem Halbleitersubstrat, wobei nach dem Ausbilden von wenigstens zwei der Mehrzahl epitaktischer Halbleiterschichten erste Dotierstoffspezies in die entsprechende epitaktische Schicht implantiert werden; Ausbilden von Gräben in der wenigstens einen epitaktischen Halbleiterschicht; Füllen der Gräben mit einem Füllmaterial, das wenigstens ein Halbleitermaterial aufweist; und Erhitzen der Mehrzahl epitaktischer Halbleiterschichten, um die zweite Dotierstoffspezies in das Halbleitermaterial innerhalb der Gräben zu diffundieren.The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein forming the first and second semiconductor regions comprises: Forming a plurality of epitaxial semiconductor layers on a semiconductor substrate, wherein after forming at least two of the plurality of epitaxial semiconductor layers, first dopant species are implanted in the corresponding epitaxial layer; Forming trenches in the at least one epitaxial semiconductor layer; Filling the trenches with a filler material comprising at least one semiconductor material; and Heating the plurality of epitaxial semiconductor layers to diffuse the second dopant species into the semiconductor material within the trenches. Das Verfahren nach Anspruch 23, zusätzlich umfassend Ausbilden einer Oxidschicht auf einer Oberfläche des Halbleiterkörpers vor dem Erhitzen der Mehrzahl epitaktischer Halbleiterschichten, wobei die Oxidschicht während dem Erhitzen der Mehrzahl epitaktischer Halbleiterschichten verbleibt.The method of claim 23, further comprising forming an oxide layer on a surface of the semiconductor body prior to heating the plurality of epitaxial semiconductor layers, wherein the oxide layer remains during heating of the plurality of epitaxial semiconductor layers. Integrierte Schaltung, welche die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst, wobei die Halbleitervorrichtung ein Element aus FET, IGBT, Solarzelle, Detektor mit pn-Übergang ist.An integrated circuit comprising the semiconductor device according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor device is an element of FET, IGBT, solar cell, pn-junction detector.
DE102010060229.9A 2009-10-29 2010-10-28 Semiconductor device with semiconductor zones, manufacturing method thereof and integrated circuit Active DE102010060229B4 (en)

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